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就算给你全套图纸也造不出来,这才是制造芯片的核心设备光刻机!

草根观察2018-06-23 21:16:32


来源 | 网络



原标题:走进ASML光刻机工厂,世界上最贵精密仪器出厂地


2002年SMEE成立,是中国政府为了填补光刻机空白而立项。上海微电子装备公司总经理贺荣明去德国考察时,有工程师告诉他:“给你们全套图纸,也做不出来。”贺荣明几年后理解了这句话。


光刻机,被称为现代光学工业之花,其制造难度之大,全世界只有少数几家公司能够制造。其售价高达7000万美金。用于生产芯片的光刻机是中国在半导体设备制造上最大的短板,国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。


在能够制造机器的这几家公司中,尤其以荷兰(ASML)技术最为先进。价格也最为高昂。光刻机的技术门槛极高,堪称人类智慧集大成的产物。


“十二五”科技成就展览上,上海微电子装备公司(SMEE)生产的中国最好的光刻机,与中国的大飞机、登月车并列。它的加工精度是90纳米,相当于2004年上市的奔腾四CPU的水准。国外已经做到了十几纳米。


光刻机制造难度有多大?

光刻机跟照相机差不多,它的底片,是涂满光敏胶的硅片。电路图案经光刻机,缩微投射到底片,蚀刻掉一部分胶,露出硅面做化学处理。制造芯片,要重复几十遍这个过程。


位于光刻机中心的镜头,由20多块锅底大的镜片串联组成。镜片得高纯度透光材料+高质量抛光。SMEE光刻机使用的镜片,得数万美元一块


ASML的镜片是蔡司技术打底。镜片材质做到均匀,需几十年到上百年技术积淀


“同样一个镜片,不同工人去磨,光洁度相差十倍。”SMEE总经理贺荣明说,他在德国看到,抛光镜片的工人,祖孙三代在同一家公司的同一个职位。


另外,光刻机需要体积小,但功率高而稳定的光源。ASML的顶尖光刻机,使用波长短的极紫外光,光学系统极复杂。有顶级的镜头和光源,没极致的机械精度,也是白搭。光刻机里有两个同步运动的工件台,一个载底片,一个载胶片。两者需始终同步,误差在2纳米以下。两个工作台由静到动,加速度跟导弹发射差不多。贺荣明说:“相当于两架大飞机从起飞到降落,始终齐头并进。一架飞机上伸出一把刀,在另一架飞机的米粒上刻字,不能刻坏了。”而且,温湿度和空气压力变化会影响对焦。“机器内部温度的变化要控制在千分之五度,得有合适的冷却方法,精准的测温传感器。”贺荣明说。SMEE最好的光刻机,包含13个分系统,3万个机械件,200多个传感器,每一个都要稳定。像欧洲冠军杯决赛,任何一个人发挥失常就要输球。

据cnBeta、环球网、快科技等多家媒体证实,近日长江存储从荷兰阿斯麦(ASML)公司订购的一台光刻机已抵达武汉。这台光刻机价值高达7200万美元,约合人民币4.6亿元。

另据日经亚洲评论(Nikkei Asian Review)上周报道,中芯国际也向阿斯麦下单了一台价值高达1.2亿美元的EUV(极紫外线)光刻机。这台机器预计将于2019年初交货。

虽然是买别人的东西,但是这两条信息还是足够令国人兴奋,毕竟这种机器咱们造不出来,人家不卖给咱们,自己的芯片制造就搞不定。


上面这个就是ASML光刻机的截面图,这台机器价值不菲。事实上中国的芯片制造商们要想量产7nm及其以下的工艺的芯片,就必须引入EUV光刻机。


目前全球只有一家企业在光刻机市场上占据了80%的份额,就是处于荷兰的ASML,旗下所研发的EUV光刻机曾售价高达1亿美元一台,而且还不一定有货。皆因每台光刻机的装配大约需要50000个零件左右,预计ASML2018年面向全球的产量仅为12台,也就是1个月只能有1台出售给半导体厂商。国际上著名的芯片制造商如Intel、台积电、三星都是它名下的股东。

接下来我们

走进ASML光刻机工厂

看看世界上最贵精密仪器出厂地


芯片为什么难造?

中兴通讯被美国制裁,很多人心疼之余,数落起国内公司不争气。微博上有人说,芯片技术那么关键,中国人还没突破,中国公司还在把钱砸往共享单车、送外卖这些垃圾产业上,成天想着靠补贴消灭竞争对手,真是让人痛心。


这话说得对不对呢?不对。首先在事实层面就经不起推敲。


中国芯片落后,不是共享单车和外卖造成的。高精尖技术不如他人,自有其历史原因,与新兴产业何干?有人说你这样不对,资本就那么多,砸在补贴烧钱的领域,哪里还有钱研究关键技术?


这样的说法,显然对中国资本市场缺乏了解。2016年中国海外投资超过1700亿美元,单单美国就超过600亿美元,一个硅谷几十亿。2017年特殊一些,海外投资仍超过1200亿美元。共享单车、外卖补贴这类项目,其发展初期烧钱补贴,不过几十亿人民币。他们能把研发高精尖技术的钱给烧光?


中国企业为什么不早早砸钱,砸个几十亿几百亿美元,投入到芯片这种核心技术呢?原因很简单,芯片这个领域,投入很大,周期很长,风险很高,市场竞争很激烈。过去中国企业,还真没几家能玩起来。


雷军说过,手机芯片是这个星球上集成度最高的元器件,它需要巨额成本和非常长的研发周期。“芯片行业10亿起步,10年结果。”芯片研制出来,至少要卖几千万件才能收回成本。如果只卖100万件,对不起,每个芯片的平均研发成本就要1000多块钱。芯片比市面的手机还贵,这生意就没法做。


芯片研制出来,放到市场卖,还要面对英特尔、ARM的竞争。这些巨头会不会用价格战把新对手杀死呢?当然很有可能,传统芯片巨头在这个领域深耕很多年,他们不会拱手让出市场地位。


芯片技术迭代很快,新一代技术就是比旧一代技术强,并且强很多。手机行业竞争激烈,他们当然选择最好的芯片,这导致市场高度集中。芯片追赶者一个没追上,就会被杀死在半路。几十几百亿美元的投资,说没就没,没有几家企业能冒得起风险。更何况前几年,他们连冒风险的实力都没有。


过去多年,中国企业造不起芯片,除了技术落后,主要还是市场的原因。没有几家企业能一下掏出几十亿元,把身家性命搭在上面。科学家们也许有雄心,股东也不会答应。企业活着比什么都重要,况且市场又不是没有别的赚钱机会。他们最紧迫的事情是赚钱,积累更雄厚的实力。沿着这条路一路走下去,迟早会走到芯片面前。


芯片一旦做出来,利润可观,前景诱人,这是一个令人垂涎的蛋糕。中国每年要从海外进口芯片2000多亿美元,是第一大进口产品。研制出自己的芯片,这是很多中国企业家的愿望。爱国主义情怀应该是有的,不过我想,利润驱使才是最主要的原因吧。

永远要相信,企业家是追求利润的,只要有利润,就会有人尝试。中国的企业家并不比外国愚笨,他们也不甘心大把的银子白白让给别人赚。中低端芯片,以前就有中国企业在做,只是太落后,汤都喝不上,更不要说吃肉。现在华为、小米都在搞研发,希望制造出高端芯片。他们勇于走上征程,一个基本条件是:有钱了,敢投入,也耗得起。


这些钱从哪里来呢?当然是多少年胼手砥足,一点一点赚来的。华为从卖通讯设备起家,给外国人做业务才赚钱;小米更不用说,手机价格一路杀到没利润,出新潮产品都是力求年轻人买得起。他不想赚钱吗?当然是希望先活下来,站住脚,再赚更多钱。


腾讯、阿里和百度这些今天的巨头,他们起于寒微,也是一分钱一块钱地赚。现在他们几十亿几百亿往外投资,不也是希望赚更多钱吗?还有很多潜在小巨头,他们还在市场拼杀。


企业有钱了,能办更多事。这个过程边走边看,步步为营。嘲笑中国企业只会送外卖,蔑视他们赚钱的欲望,是要他们赴汤蹈火,投身到一场没有胜算的战斗吗?


还有一种说法,中国人宁愿把钱拿去建房,也不愿投入创新,能有什么前途?对房地产的攻击非常流行,可是建房子有什么错呢?不同行业各尽其责,满足消费者需求,不是很正常吗?在很多人的观念里,中国人该像造原子弹一样,勒紧裤腰带,集中国力搞科研攻关。按照这样的思维,中国需要列入战备物质的,可不只是芯片,那样还有市场经济吗?


还有一种流行甚广的建议:既然企业有顾虑,担心赚不到钱,这种技术国家应该支持。国家搞科研实验室,补贴有前途的企业,全力支持他们搞攻关。有国家支持,科研进度一定会加快——中兴受美国制裁后,这样的建议可以说空前热烈。


对于他们这些看法,我只想问:你们忘了汉芯事件吗?高端芯片这种投资动辄几十亿上百亿的事情,你们认为政府该掏多少钱?权力介入科研,只会滋生腐败,败坏风气,造成这个领域的生态恶化,人才流失。中国想在高精尖技术领域占有长期的一席之地,必得让这个行业干净、健康、富有创新精神,而官僚体制正是这一切的大敌。


当今中国芯片落后,原因不在钱上,主要是历史的原因。人才培养,技术积累,这些需要时间。过去二十多年,中国进口使用外国芯片,这属于市场自发的选择,没什么可丢人。没有看似“被动”的贸易,就不会有经济进步。中国芯片技术才刚起步,还需要市场发展。中兴受美国制裁,不管原因如何,有一点很确定:中国企业会加快研发进度。在此过程,希望贸易能正常进行,竞争继续,双方政府少折腾一些。


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